《中国古代的透镜与火齐》

秦建明

     透镜，一般是指透明物质制作的，能使光线透过折射而成像的光学元件。古代埃及人和西亚人很早就能生产透明的玻璃，对于凸透镜，古希腊人和中世纪阿拉伯人都知道，利用这种东西不但可以取火，而且可以看清楚物体的细节。1590年，荷兰眼镜制造商詹森发明了显微镜，1665年，英国人胡克用自己改进的显微镜发现了细胞。公元1621年，荷兰科学家对光线的折射研究有了规律性的认识，当时利用透镜制作的望远镜对天文学的发展有极大的促进，欧洲科学家伽利略曾研制成功一种新型的望远镜，去观察月亮，取得了重大的天文观测成果。此后，光学透镜获得了更大的发展，并且一直是光学仪器中不可或缺的核心元件。对于这些前人发现和进步，无一不被隆重地记录在世界科学技术发展史上，作为对人类科学的重要贡献而熠熠生辉。

    那么，古代的中国人是不是也知道这些知识呢？平心而论，和西方人相比，中国古代的这类成果有时也毫不逊色于老外。对于中国这个世界东方的文明古国，有关的历史成就却大大受到冷落，中国古代涉及光学透镜的有关记载和现代考古的一些发现通常也很少为人注意和提及。如果细心审视，这些成就同样是十分耐人寻味的。

    战国时期，曾有一位奇人，拿着一根枣刺献给魏王，他在这根枣刺纤纤细尖上刻了一只猴子，可是魏王却根本无法看到。我们想，如果刺上果真刻有一只猴子，那么，这位雕刻家是用什么方法刻上去的？与此相近的还有陕西周原发现的一段微雕甲骨文字，其文字纤细之极，目力不好，几乎无从辨识。而在一些战国时代的玉器上，有的龙凤头部则偶尔可见刀工细如蚊睫的精美刻线，用放大镜察看，其刀法匀整不乱，令人叹为观止。这些工艺，不仅对刀具有很高的要求，而且加工者和观赏者的眼力也是一种很高的考验。由此而起，我们不禁会联想到其后不远公元前二世纪西汉时期的一本方技著作《淮南万毕术》。此书中记载了一种特殊技巧：削冰令圆，举以向日，下承以艾，可以取火。这是一个以冰加工成的球形透镜，在太阳下以日光聚焦取火的技术，说明中国古代的术士，在当时已经对透镜有了一定的认识。众所周知，透镜不仅仅能取火，把透镜拿起来望一望，发现它的放大功能也是非常容易的。那个在刺尖上进行微形雕刻的奇人大概就是利用了这类放大透镜。因此，我们推测，在公元三世纪前的战国时代，中国人可能已经掌握了简单的光学透镜原理。

    从理论上推测，古人发现透镜的机会颇多，能制造透镜的材料在古代除了冰以外，主要是水晶和玻璃。自然界中冰雹就是一种透镜，寒冷时山泉凝固，凛冬时屋檐结冰，都会形成透明的棒形冰柱，这类冰雹与冰柱，也具有放大功能，且放大功能较易于发现，当然这种材料是难以持久保存的。而水晶，古人很早就已发现和利用了，中国古书《山海经．南山经》中早就记载有：“堂庭之山……多水玉。”注：“水玉，今水精也。或以为玻璃的别名。”古代墓葬中曾发现过为数不少美丽的水晶制品，加工有各种不同的形状，当然，也完全可以将其琢磨成球或透镜状。珠状的透明水晶在加工琢磨中和使用中发现其透镜功能的机遇是很高的。同时，古代的玻璃制品在中国也发现的很早，目前，考古中发现较早的玻璃是陕西宝鸡和河南洛阳出土的西周时代的制品，但多数不透明。战国时代出土的玻璃料珠很多，还有半透明的玻璃璧，证明中国当时已经能够制透明的玻璃。相比起来，透明的料珠更为易于生产一些，但是考古中至今尚保存透明者却很少发现。其原因，尚有待于进一步研究。

    1981年，中国绍兴市狮子山306号战国墓出土一批紫色水晶珠(见《文物》1984年1期)，这批水晶共13颗，剖面呈椭圆形或菱形，纵向有径0．3厘米的小孔。同出的还有玛瑙饰品102件，有珠有管，加工技术均很高。在河北邯郸和邢台出土的水晶项饰和水晶环，也能证明我国在二千多年前琢磨水晶技术已经很高超(见《河北省出土文物选集》文物出版社1980年出版)。另一部《述异记》则曰：“阖阊构水晶宫。”同样的例子，还有古代盛传的“火齐珠”。左思的《吴都赋》说：“火齐之宝，骇鸡之珍”。班固之《西都赋》则曰:“翡翠火齐，流耀含英。”李善注引《韵集》:“玫瑰，火齐珠也。”  可证汉代前后，火齐被认为是一种珍贵矿物性的有光彩的宝石。在唐代，这种珠子又被称为“火珠”。《新唐书．南蛮传下》：“婆利者，……多火珠，大者如鸡卵，圆白，照数尺，日中以艾籍珠，辄火出。”从这一点看，唐人倒没有汉人对透镜认识的深刻，秦汉时代方士的技术水平确实不可轻视。《苏沈良方》中有“用火法”。其云：“凡取火者，宜敲石取火，或水晶镜子于日得者，太阳火为妙。”(转引自《沈括研究》74页，浙江人民出版社85年版) 汉人著作《论衡》中也有这方面的论述。

    陕西历史博物馆中藏有一套淡绿色玻璃和红玛脑制作的唐代围棋子，其玻璃棋子制成圆顶馒头状，这种制造技术，用来造透镜是不成问题的。而玻璃中国古代进口的比较多，前述出产很多火珠的南蛮国国名叫“婆利”，与玻璃同音，这也是十分有意思的现象。我认为，中国古代很多名叫“火齐”或“火齐珠”的宝石，多数都是玻璃制品，少数可能是水晶。

    我国至少在汉末已出现形状较为规范的透镜。 1974年至1977年，安徽省亳县城南发现五座东汉晚期曹操宗族墓葬，墓葬规模宏大，雕饰精美，有的出土玉衣。其中两墓各出土一批玻璃透镜，元宝坑村一号墓出土二件。据报道:“一件扁圆形，径2.4，凸高0.6厘米。一件扁桃形，长2，宽1.8厘米，凸高0.55厘米，明亮度与水晶相同，在放大镜下可以看到内含微泡，硬度同玻璃一样。”董园村一号墓出土三件。其中一件“扁圆形，径1.5厘米;两件扁桃形，长1.2厘米。形状，质量与元宝坑的相同。边有铜绿。”发掘者在文后称:“(这批)聚光扁体玻璃饰物光洁如水晶，可见当时玻璃制造技术达到的高度。”(见《文物》1978年8期) 由于报道的简略，我们暂无法了解更多  的细节。但这几件罕见的出土文物，当时除了饰玩外，还应当作为火齐和放大镜来使用，边有铜绿的痕迹，表明该物曾嵌入铜环中，古人已注意到保持透镜两面的透光性能，同时这些玻璃的透明度又很高，完全合乎现代透镜的要求。其实，这就是被中国古代誉为珍宝的“火齐”。用它来作放大镜和聚焦取火应当均能胜任。

    中国古代有不少非凡的发明创造，但因统治阶级历来忽略科技和无知，往往视这些东西为奇技淫巧，尤其是发明之初，尚未发现其应用价值之前，便被扼杀，致使许多杰出的创造和发明成果不能发挥其科学价值，而渐渐失传，少数幸存者则沦为贵族的珍宝玩物。象火齐这样在光学领域极具应用价值的发明，在中国整整流传了二千来年，虽然在某些方面也有一点应用，但总的看来，不仅没有象西方那样进一步发展出望远镜和显微镜，到后来，反而落得近乎失传。这也算得上是一件科技史上的悲剧。（此文已经收入《秦建明考古论文选》）

    注1.《唐书》云：东南海中有罗刹国，出火齐珠，大者如鸡卵状，类水晶，园白照数尺。日中以艾承之，则得火，用灸艾柱，不伤人。今占城国有之，名朝霞大火珠。